JP4153790B2 - Attenuated capillary controlled - Google Patents

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Abstract

A controlled attenuation bonding tool for bonding a fine wire to a substrate. The bonding tool comprises a first cylindrical section having a substantially uniform first diameter; a second cylindrical section having a first end coupled to an end of the first cylindrical section, the second cylindrical section having a substantially uniform second diameter less than the first diameter; and a third section having a predetermined taper, a first end of the third section coupled to an end of the second cylindrical section.

Description

この発明は、概して、半導体デバイスへのワイヤボンディングに用いられるツールに、より詳しくは、制御される減衰の特性を有するボンディングツールに関する。   The present invention relates generally to tools used for wire bonding to semiconductor devices, and more particularly to bonding tools having controlled attenuation characteristics.

近年の電子装置は、その上に半導体チップ又は集積回路（ＩＣ）が搭載されるプリント回路基板に大きく依存している。チップ設計者は、チップと基板との間の機械的また電気的な接続に関して苦労を強いられている。ＩＣを基板に配線接続する良く知られた３つの技術が、ワイヤボンディング，テープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）及びフリップチップである。   Recent electronic devices rely heavily on printed circuit boards on which semiconductor chips or integrated circuits (ICs) are mounted. Chip designers are struggling with mechanical and electrical connections between the chip and the substrate. Three well-known techniques for wiring the IC to the substrate are wire bonding, tape automated bonding (TAB) and flip chip.

これらのうち、最も一般的な処理は、ワイヤボンディングである。ワイヤボンディングでは、複数のボンディングパッドが、基板上面に所定のパターンで配置されている。チップは、ボンディングパッドのパターンの中央に搭載され、その上面は基板の上面から離れる。（アルミニウム又は金のワイヤからなる）良好なワイヤは、チップの上面における接触部と、基板の上面における接触部との間で接続される。詳細には、接続ワイヤが、詳しく後述するキャピラリ（capillary：毛管）のボンディングツールを介して、チップ及び基板に対し供給され、接着させらされる。   Of these, the most common process is wire bonding. In wire bonding, a plurality of bonding pads are arranged in a predetermined pattern on the upper surface of the substrate. The chip is mounted at the center of the pattern of bonding pads, and the upper surface thereof is separated from the upper surface of the substrate. A good wire (consisting of aluminum or gold wire) is connected between the contact on the top surface of the chip and the contact on the top surface of the substrate. In detail, the connection wire is supplied to the chip and the substrate via a capillary bonding tool, which will be described in detail later, and is bonded thereto.

キャピラリは、特に半導体デバイスのパッドを接合するために、電子デバイスに対してワイヤをボールボンディングするために用いられる。かかるキャピラリは、一般的には、主として酸化アルミニウム，タングステンカーバイド（tungsten carbide），ルビー，ジルコニア添加アルミナ（ＺＴＡ：zircon toughened alumina），アルミナ添加ジルコン（ＡＴＺ：alumina toughened zircon）及び他の材料等のセラミック材料から形成される。非常に細いワイヤ（一般的には約１ミル（mil）（１／１０００インチ＝０．０２５４ミリメートルの金，銅又はアルミニウムのワイヤ）が、キャピラリ内の軸方向における通路を挿通させられる。ここで、小さなボールがワイヤの先端に形成され、そのボールが、キャピラリ先端部の外部に位置させられる。初めに、ボールを半導体デバイス上のパッドに対して接着させ、その後、ワイヤに沿って一層進んだ部分を、リードフレーム等に対して接着させる。ボンディングサイクルの間に、キャピラリは、１機能以上を実行する。   Capillaries are used to ball bond wires to electronic devices, particularly to bond pads of semiconductor devices. Such capillaries are typically ceramics such as mainly aluminum oxide, tungsten carbide, ruby, zirconia-added alumina (ZTA), alumina-added zircon (ATZ) and other materials. Formed from material. A very thin wire (typically about 1 mil (1/1000 inch = 0.0254 millimeter of gold, copper or aluminum wire) is passed through the axial passage in the capillary. A small ball is formed at the tip of the wire, and the ball is positioned outside the capillary tip, first the ball is bonded to the pad on the semiconductor device and then further along the wire The part is adhered to the lead frame, etc. During the bonding cycle, the capillary performs more than one function.

ボールが形成された後、キャピラリは、まず、接合パッドを目標とするために、キャピラリ内である程度ボールを中央に位置させる。キャピラリが下降して接合パッド上にボールを押し付ける場合に、ボールは押し潰され、平らになる。接合パッドは一般的にアルミニウムから作られるので、薄い酸化物が、接合パッドの表面に形成される。適切な接合をなすには、酸化物の表面を壊し、アルミニウムの表面を露出させることが好ましい。酸化物を壊す有効な方法は、ワイヤボールで、酸化物の表面を「磨く」ことである。ワイヤボールが酸化アルミニウムの表面に配置され、キャピラリが、それが取り付けられた超音波のホーン内に置かれた圧電素子の膨張及び収縮に基づき、直線方向に迅速に移動する。迅速な動作は、接合パッドを介して与えられる熱に加え、ワイヤと接合パッドとの間の効果的な接合をもたらすものである。   After the ball is formed, the capillary first places the ball in the center to some extent in the capillary to target the bond pad. As the capillary descends and presses the ball onto the bond pad, the ball is crushed and flattened. Since bond pads are typically made from aluminum, a thin oxide is formed on the surface of the bond pad. For proper bonding, it is preferable to break the oxide surface and expose the aluminum surface. An effective way to break the oxide is to “polish” the surface of the oxide with a wire ball. A wire ball is placed on the surface of the aluminum oxide and the capillary moves rapidly in a linear direction based on the expansion and contraction of the piezoelectric element placed in the ultrasonic horn to which it is attached. The rapid operation provides an effective bond between the wire and the bond pad in addition to the heat applied through the bond pad.

その後、キャピラリは、ル−ピング（looping）の間にワイヤを操作し、キャピラリ外に及びキャピラリ内に戻るように接合ワイヤを円滑に送る。その結果、キャピラリは、「スティック（stick：棒）」状の接合、及び、「タック（tack：鋲）」状の又は「テール（tail：尾）」状の接合を形成する。   The capillary then manipulates the wire during looping and smoothly routes the bonding wire back out of and into the capillary. As a result, the capillary forms a “stick” -like joint and a “tack” -like or “tail” -like joint.

現在、サーモソニックワイヤボンディングが、半導体デバイスのそれらの支持基板に対する配線接続のための選択肢となる処理である。サーモソニックボンディングプロセスは、例えばキャピラリ又はウェッジ等のツールを介して、可動である接合ヘッドに取り付けられたトランスデューサから、半導体デバイス又は支持基板へ溶接されるボール又はワイヤへの超音波エネルギーの移動に部分的に依存するものである。   Currently, thermosonic wire bonding is an optional process for wiring connections of semiconductor devices to their support substrate. The thermosonic bonding process is part of the transfer of ultrasonic energy from a transducer attached to a movable bonding head, for example via a tool such as a capillary or wedge, to a ball or wire that is welded to a semiconductor device or support substrate. It depends on the situation.

従来のキャピラリ（ボンディングツール）では、ボンディングツールの幾何学的性質が、ボール／ワイヤの配線接続パッドの界面領域へのエネルギー移動を変更するために、設計されている。本発明の発明者は、ツールの超音波減衰の制御が、ボンディングプロセス及びその性能にとって非常に重要であると判定した。   In conventional capillaries (bonding tools), the geometry of the bonding tool is designed to change the energy transfer to the interface region of the ball / wire wiring connection pad. The inventors of the present invention have determined that control of the ultrasonic attenuation of the tool is very important for the bonding process and its performance.

しかしながら、従来のボンディングツールの設計は、配線ピッチ及びワイヤ接合ループの高さに基づくものであり、また、超音波減衰を制御することを考慮しないため、それは不完全である。   However, conventional bonding tool designs are incomplete because they are based on wiring pitch and wire bonding loop height and do not consider controlling ultrasonic attenuation.

図１は、従来のボンディングツールをあらわすものである。図１に示されるように、ボンディングツール１００は、円筒形の本体部１０２と、テーパ状に形成された部分１０４を有している。軸方向における通路１０８は、ボンディングツール１００の末端部１１０から先端部１０６まで延びている。ボンディングワイヤ（不図示）は、軸方向における通路１０８を、また、基板（不図示）上の最終的なボンディングのためのチップ１０６を通過する。   FIG. 1 shows a conventional bonding tool. As shown in FIG. 1, the bonding tool 100 includes a cylindrical main body 102 and a tapered portion 104. The axial passage 108 extends from the distal end 110 of the bonding tool 100 to the distal end 106. A bonding wire (not shown) passes through an axial passage 108 and a chip 106 for final bonding on a substrate (not shown).

前述した従来のボンディングツールの短所を解消するために、本発明は、ツール減衰の方向及びゲインを制御可能とするボンディングツールに関する。   In order to eliminate the disadvantages of the conventional bonding tool described above, the present invention relates to a bonding tool that can control the direction and gain of tool attenuation.

ボンディングツールは、実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、第１の円筒形部分の端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であり、上記第１の直径より小さい実質的に均一な第２の直径を有する第２の円筒形部分と、所定のテーパを有する第３の部分であって、その第１の端部が上記第２の円筒形部分の一端部に連結される第３の部分とを有している。   The bonding tool includes a first cylindrical portion having a substantially uniform first diameter and a second cylindrical portion having a first end coupled to an end of the first cylindrical portion. A second cylindrical portion having a substantially uniform second diameter smaller than the first diameter, and a third portion having a predetermined taper, the first end of which is the first portion. And a third portion connected to one end of the two cylindrical portions.

本発明の他の様相によれば、ボンディングツールは、実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、第１の円筒形部分の第１の端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、ｉ）上記第１の円筒形部分の第１の直径に実質的に等しい直径と、ｉｉ）第２の部分の長さの少なくとも一部に沿った平面領域とを有する第２の円筒形部分と、所定のテーパを有する第３の部分であって、その第１の端部が上記第２の円筒形部分の一端に連結される第３の部分とを有している。   According to another aspect of the present invention, a bonding tool includes a first cylindrical portion having a substantially uniform first diameter and a first end coupled to the first end of the first cylindrical portion. A second cylindrical portion having one end, i) a diameter substantially equal to the first diameter of the first cylindrical portion, and ii) at least one of the lengths of the second portion. A second cylindrical portion having a planar area along the portion and a third portion having a predetermined taper, the first end of which is connected to one end of the second cylindrical portion. And a third portion.

本発明のまた別の様相によれば、ボンディングツールは、実質的に均一な第１の直径を有する第１の部分であって、第１の部分の長さの少なくとも一部に沿って形成される平面部分を有する第１の部分と、第１の部分の一端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、上記第１の直径にほぼ等しい実質的に均一な直径を有する第２の円筒形部分と、所定のテーパを有する第３の部分であって、その第１の端部が上記第２の円筒形部分の一端に連結される第３の部分とを有している。   According to yet another aspect of the present invention, the bonding tool is a first portion having a substantially uniform first diameter and is formed along at least a portion of the length of the first portion. A first portion having a planar portion and a second cylindrical portion having a first end coupled to one end of the first portion, substantially equal to the first diameter. A second cylindrical portion having a uniform diameter and a third portion having a predetermined taper, the first end of which is connected to one end of the second cylindrical portion. And have.

本発明の更に別の様相によれば、ボンディングツールは、実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、第１の円筒形部分の一端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、ｉ）第１の直径より小さい実質的に均一な第２の直径と、ｉｉ）第２の円筒形部分の長さの少なくとも一部に沿った平面領域とを有する第２の円筒形部分とを有している。   According to yet another aspect of the present invention, a bonding tool includes a first cylindrical portion having a substantially uniform first diameter, and a first cylindrical portion coupled to one end of the first cylindrical portion. A second cylindrical portion having ends, i) a substantially uniform second diameter smaller than the first diameter, and ii) along at least a portion of the length of the second cylindrical portion. And a second cylindrical portion having a planar area.

本発明の１つの様相によれば、ボンディングツールは、単体の材料部品から形成される。   According to one aspect of the invention, the bonding tool is formed from a single piece of material.

本発明の他の様相によれば、移行部分が、上記第１の部分と第２の部分との間で連結される。   According to another aspect of the invention, the transition portion is connected between the first portion and the second portion.

本発明のまた別の様相によれば、テーパ部分が、その端部で更にテーパ状になった部分を有する。   According to yet another aspect of the invention, the tapered portion has a further tapered portion at its end.

本発明の更に別の様相によれば、位置決めガイドが、ボンディングツールの第１の部分の第２の端部に配置される。   According to yet another aspect of the invention, a positioning guide is disposed at the second end of the first portion of the bonding tool.

これらのまた他の本発明の様相は、図面及び本発明の実施形態を参照しながら、以下に後述される。   These and other aspects of the present invention are described below with reference to the drawings and embodiments of the present invention.

本発明は、ボンディングツールの長さに沿った質量分布を変化させることにより、従来のキャピラリボンディングツールの短所を克服する。結果としてのボンディングツールでは、従来のボンディングツールと比べて、基板上に接合を形成するための超音波エネルギーが少なくて済む。超音波減衰の方向は、ここに記載される適切な設計により制御され変更される。   The present invention overcomes the shortcomings of conventional capillary bonding tools by changing the mass distribution along the length of the bonding tool. The resulting bonding tool requires less ultrasonic energy to form a bond on the substrate than a conventional bonding tool. The direction of ultrasonic attenuation is controlled and varied by the appropriate design described herein.

超音波ボンディングツールの設計は、超音波トランスデューサにより駆動されるツールの動作を数学的に説明することにより、実現され得る。かかるシステムは、数式１に示されるような片持ち梁によりあらわされる。

Figure 0004153790
ここで、Ｅは弾性率であり、Ｉは慣性モーメントであり、ｍは質量分布であり、ｚは可動支持体からの距離であり、ｘは梁に垂直な変位であり、Ｘ０は可動支持体の動作をあらわしている。
数式１に関する境界条件は、
Figure 0004153790
ここで、ｌは片持ち梁の長さであり、Ｖは剪断力（shear）である。 The design of an ultrasonic bonding tool can be realized by mathematically describing the operation of the tool driven by the ultrasonic transducer. Such a system is represented by a cantilever as shown in Equation 1.
Figure 0004153790
 Where E is the elastic modulus, I is the moment of inertia, m is the mass distribution, z is the distance from the movable support, x is the displacement perpendicular to the beam, and X 0 is the movable support. It shows the movement of the body.
The boundary condition for Equation 1 is
Figure 0004153790
Where l is the length of the cantilever and V is the shear force.

図２は、数１によるボンディングツールのレスポンスをあらわすものである。図２に示されるように、ボンディングツールの設計に関して、片持ち梁２００は、トランスデューサ２０２の動作ｘ０（符号２０４）及びボンディングツールのレスポンス動作ｘ（ｚ，ｔ）（符号２０６）をあらわしている。質量及び慣性モーメントは、梁に沿って変更させられることから、これらのパラメータは、所望のボンディング超音波動作をもたらすべく、ボンディングツールの構成及び「形状」を設計するために用いられる。 FIG. 2 shows the response of the bonding tool according to equation (1). As shown in FIG. 2, with respect to the bonding tool design, the cantilever beam 200 represents the transducer 202 operation x 0 (reference numeral 204) and the bonding tool response action x (z, t) (reference numeral 206). . Since the mass and moment of inertia are varied along the beam, these parameters are used to design the configuration and “shape” of the bonding tool to provide the desired bonding ultrasonic behavior.

前述したように、従来の設計では、慣性モーメントＩ及び質量分布が、超音波減衰の目的のために制御されず、必要とされる配線ピッチ及びワイヤ接合ループ高さを許容するために制御されるものである。本発明の一実施形態では、断面形状及び質量分布が、超音波減衰の方向及び／又はゲインを制御するために特定される。   As described above, in conventional designs, the moment of inertia I and mass distribution are not controlled for the purpose of ultrasonic attenuation, but are controlled to allow the required wiring pitch and wire bond loop height. Is. In one embodiment of the present invention, cross-sectional shape and mass distribution are specified to control the direction and / or gain of ultrasonic attenuation.

領域慣性モーメントＩ及び質量分布ｍを操作する効果の幾つかの例を示す。表１は、この概念の立証に関した実験上の作業の要約（summation）である。

Figure 0004153790
Some examples of the effects of manipulating the region of inertia I and the mass distribution m are shown. Table 1 summarizes the experimental work related to the proof of concept.
Figure 0004153790

図３Ａ−３Ｇは、本発明の第１の実施形態に係るキャピラリボンディングツールの種々の図である。図３Ａ及び３Ｄは、それぞれ、本発明の第１の実施形態に係るボンディングツール３００の側面図及び斜視図である。図３Ａに示されるように、ボンディングツール３００は、上側の円筒形本体部３０２と、下側の円筒形本体部３０４と、円錐形本体部３０６とを有している。上側の円筒形本体部３０２と下側の円筒形本体部３０４との間には、移行領域部分３１２が配置されている。この実施形態では、移行領域部分３１２が、べベル形状（beveled shape：斜めに切られた形状）を有している。なお、本発明はこれに限定されることなく、移行領域部分３１２は、図３Ｅに示される湾曲形状３１２Ａなどの他の形状を有してもよい。しかしながら、移行領域部分３１２を通過するエネルギーの円滑な移動を維持するには、移行領域部分３１２が、単に上側の円筒形本体部３０２と下側の円筒形本体部３０４との間における「ステップダウン（step down）」からなる場合にもたらされるような鋭い縁部を有していないことが好ましい。   3A-3G are various views of the capillary bonding tool according to the first embodiment of the present invention. 3A and 3D are a side view and a perspective view, respectively, of the bonding tool 300 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, the bonding tool 300 has an upper cylindrical main body 302, a lower cylindrical main body 304, and a conical main body 306. A transition region portion 312 is disposed between the upper cylindrical main body 302 and the lower cylindrical main body 304. In this embodiment, the transition region portion 312 has a beveled shape. The present invention is not limited to this, and the transition region portion 312 may have other shapes such as the curved shape 312A shown in FIG. 3E. However, to maintain a smooth transfer of energy through the transition region portion 312, the transition region portion 312 simply “steps down” between the upper cylindrical body portion 302 and the lower cylindrical body portion 304. Preferably, it does not have a sharp edge, as would be the case when consisting of “step down”.

上記実施形態では、ボンディングツール３００の全体の長さ３０１が、０．３００〜０．６００インチ（７．６２〜１５．７４８ミリメートル）の間であり、好ましくは約０．４３７インチ（１１．０ミリメートル）である。上側の円筒形部分３０２は、約０．０６２５〜０．０８６６インチ（１．５８７５〜２．２０ミリメートル）の間であり、好ましくは約０．０６２５インチ（１．５９ミリメートル）の直径３０８を有している。下側の円筒形本体部３０４は、約０．０３４２〜０．０６２５インチ（０．８６８６８〜１．５８７５ミリメートル）の間の直径３１４を有し、ボンディングツール３００の末端部３３２から約０．０２０〜０．２７９インチ（５．０８〜７．０８６６ミリメートル）の間の位置３２８にある。本発明の好適な実施形態では、直径３１４は、約０．０３４２インチ（０．８６８ミリメートル）である。移行領域部分３１２の角度３１３は、約９０度である。   In the above embodiment, the overall length 301 of the bonding tool 300 is between 0.300 and 0.600 inches (7.62 to 15.748 millimeters), preferably about 0.437 inches (11.0). Mm). The upper cylindrical portion 302 has a diameter 308 of between about 0.0625 to 0.0866 inches (1.5875 to 2.20 millimeters) and preferably about 0.0625 inches (1.59 millimeters). is doing. The lower cylindrical body 304 has a diameter 314 of between about 0.0342 to 0.0625 inches (0.86868 to 1.5875 millimeters) and about 0.020 from the distal end 332 of the bonding tool 300. Located at position 328 between ˜0.279 inches (5.08 to 7.0866 millimeters). In the preferred embodiment of the present invention, the diameter 314 is approximately 0.0342 inches. The angle 313 of the transition region portion 312 is about 90 degrees.

図３Ｂは、ボンディングツール３００の縦断面説明図である。図３Ｂに示されるように、軸方向における通路３２０は、ボンディングツール３００の端部３２２から端部３３２まで延びる。上記実施形態では、軸方向における通路３２０が、約２°と５°との間の、好ましくは約２°と３°との間の所定の角度３２６を備えた、実質的に連続したテーパ付きの形状を有している。なお、本発明は、これに限定されることなく、軸方向における通路３２０が、実質的に一定の直径を有する若しくはボンディングツール３００の長さの一部のみにわたりテーパをつけられることが考えられてもよい。後者は、ボンディングツール３００の上端部３２２におけるワイヤの挿通を容易化するのに望ましい。このように代用となる軸方向における通路の例が、図３Ｆ及び３Ｇに示される。図３Ｆに示されるように、軸方向における通路３２０は、ボンディングツール３００の長さの相当の部分に沿って実質的に一定の直径３３０を有している。図３Ｇには、軸方向における通路３２０が、ボンディングツール３００の長さの相当の部分に沿って実質的に一定の直径３４０を有しており、また、ボンディングツール３００の端部３２２の近傍でテーパ３４２を有している。   FIG. 3B is a longitudinal sectional view of the bonding tool 300. As shown in FIG. 3B, the axial passage 320 extends from the end 322 of the bonding tool 300 to the end 332. In the above embodiment, the axial passage 320 has a substantially continuous taper with a predetermined angle 326 between about 2 ° and 5 °, preferably between about 2 ° and 3 °. It has the shape of The present invention is not limited to this, and it is conceivable that the axial passage 320 has a substantially constant diameter or is tapered over only a portion of the length of the bonding tool 300. Also good. The latter is desirable for facilitating wire insertion at the upper end 322 of the bonding tool 300. Examples of alternative axial passages are shown in FIGS. 3F and 3G. As shown in FIG. 3F, the axial passage 320 has a substantially constant diameter 330 along a substantial portion of the length of the bonding tool 300. In FIG. 3G, the axial passage 320 has a substantially constant diameter 340 along a substantial portion of the length of the bonding tool 300, and in the vicinity of the end 322 of the bonding tool 300. A taper 342 is provided.

ボンディングツール３００の構造上の完全性を維持するために、ボンディングツール３００の設計に際して、軸方向における通路３２０と外壁３２７との間の距離が考慮される必要がある。発明者は、この距離を、「最小の壁厚」（ＭＷＴ）３２４と呼ぶ。図３Ｈを参照すれば、ＭＷＴ３２４を詳細に示す、ボンディングツール３００の拡大された断面が示される。好適な実施形態では、ボンディングツール３００のＭＷＴ３２４が、約０．０００４〜０．０１６２５インチ（０．０１〜０．４０ミリメートル）の間にある。   In order to maintain the structural integrity of the bonding tool 300, the distance between the passageway 320 and the outer wall 327 in the axial direction needs to be considered when designing the bonding tool 300. The inventors refer to this distance as “minimum wall thickness” (MWT) 324. Referring to FIG. 3H, an enlarged cross section of the bonding tool 300 is shown showing the MWT 324 in detail. In a preferred embodiment, the MWT 324 of the bonding tool 300 is between about 0.0004-0.01625 inches (0.01-0.40 millimeters).

図３Ｃを参照すれば、円錐形の本体部３０６の詳細な断面が示される。図３Ｃでは、先端部３１０が、円錐形本体部３０６の下側端部から延びている。この実施形態では、先端部３１０の外側角３１８が、約５°〜２０℃の間にあり、好ましくは１０°であり、また、一方、円錐形の本体部３０６の外側角が、約１７°〜３１°の間にある。従って、移行部分３３４が、円錐形本体部３０６と先端部３１０との間の移行のために用いられる。図３Ｃに示されるように、軸方向における通路３２０の角度は、円錐形の本体部３０６の長さ及び先端部３１０の大半の長さを通じて実質的に一定のままである。しかし、先端部３１０の下側部分においては、軸方向における通路３２０は、長手方向の軸に関して、約０°に減少し、それにより、先端部３１０の残りを通じて、実質的に均一な直径の通路３３６がもたらされる。   Referring to FIG. 3C, a detailed cross section of the conical body 306 is shown. In FIG. 3C, the tip 310 extends from the lower end of the conical body 306. In this embodiment, the outer angle 318 of the tip 310 is between about 5 ° -20 ° C, preferably 10 °, while the outer angle of the conical body 306 is about 17 °. Between ˜31 °. Accordingly, the transition portion 334 is used for transition between the conical body 306 and the tip 310. As shown in FIG. 3C, the angle of the channel 320 in the axial direction remains substantially constant throughout the length of the conical body 306 and most of the tip 310. However, in the lower portion of the tip 310, the axial passage 320 is reduced to about 0 ° with respect to the longitudinal axis so that a substantially uniform diameter passage through the remainder of the tip 310. 336 is provided.

前述したように、キャピラリボンディングツールを形成するのに用いられる材料は、酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム，窒化シリコン，炭化シリコン，炭化タングステン，ルビー，ＺＴＡ及びＡＴＺを含む。例となるボンディングツールは、前述した材料を結合させる、また／若しくは、成形することにより、単体部品として形成されることが考えられるであろう。   As previously mentioned, the materials used to form the capillary bonding tool include aluminum oxide, zirconium oxide, silicon nitride, silicon carbide, tungsten carbide, ruby, ZTA and ATZ. An exemplary bonding tool could be formed as a single piece by bonding and / or molding the materials described above.

図４Ａ−４Ｅを参照すれば、本発明の第２の実施形態が示される。図４Ａ及び４Ｅは、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールの側面図及び斜視図である。図４Ａに示されるように、ボンディングツール４００は、上側の円筒形本体部４０２と、下側の円筒形本体部４０４と、円錐形本体部４０６とを有している。   Referring to FIGS. 4A-4E, a second embodiment of the present invention is shown. 4A and 4E are a side view and a perspective view, respectively, of a bonding tool according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A, the bonding tool 400 has an upper cylindrical body portion 402, a lower cylindrical body portion 404, and a conical body portion 406.

第１の実施形態と第２の実施形態との間の顕著な差異は、下側の本体部４０４が、下側の本体部４０４の反対側で、互いに平行な平面部分４０３，４０５を有する点である。この実施形態では、平面部分４０３及び４０５間の距離４１４が、約０．０３４５〜０．０６２５インチ（０．８７６３〜１．５８７５ミリメートル）の間にある。他の差異は、下側の本体部４０４が、上側の本体部４０２の直径４０８とほぼ同じ直径を有している点である。好適な実施形態では、下側の本体部４０４の直径は、上側の本体部４０２のそれと同じである。図４Ｃは、平面部分４０３，４０５の関係及び下側の本体部４０４の直径４０８を示す、図４ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面をあらわす図である。   The notable difference between the first embodiment and the second embodiment is that the lower body portion 404 has flat portions 403 and 405 parallel to each other on the opposite side of the lower body portion 404. It is. In this embodiment, the distance 414 between the planar portions 403 and 405 is between about 0.0345 to 0.0625 inches (0.8763 to 1.5875 millimeters). Another difference is that the lower body portion 404 has approximately the same diameter as the diameter 408 of the upper body portion 402. In a preferred embodiment, the diameter of the lower body portion 404 is the same as that of the upper body portion 402. FIG. 4C is a diagram showing a cross section taken along the line CC of FIG. 4A, showing the relationship between the plane portions 403 and 405 and the diameter 408 of the lower main body 404.

図４Ｂは、ボンディングツール４００の縦断面説明図である。図４Ｂに示されるように、軸方向における通路４２０は、ボンディングツール４００の端部４２２から端部４３２まで延びている。この実施形態では、軸方向における通路４２０が、約２°〜５°の間にある、好ましくは約２°〜３°の間にある所定の角度４２６（図４Ｄに詳細に示される）を有する実質的に連続したテーパ形状を有している。しかしながら、本発明は、これに限定されることなく、軸方向における通路４２０が、実質的に一定の直径を有しても、若しくは、第１の実施形態と同様に、ボンディングツール４００の長さの一部のみにわたってテーパが付けられていてもよいことが考えられる。第１の実施形態と同様に、移行領域部分４１２，４１３が、それぞれ、平面部分４０３，４０５の領域において、上側の円筒形本体部４０２から下側の本体部４０４まで移行するのに用いられる。移行領域部分４１２，４１３は、それらがベベル形状（平面）を有するように図４Ｂに示されるが、発明者は、図３Ｄに示されるものに類似した湾曲面などの平面以外の面が用いられ得ると考える。   FIG. 4B is a longitudinal sectional view of the bonding tool 400. As shown in FIG. 4B, the axial passage 420 extends from the end 422 to the end 432 of the bonding tool 400. In this embodiment, the axial passage 420 has a predetermined angle 426 (shown in detail in FIG. 4D) that is between about 2 ° and 5 °, preferably between about 2 ° and 3 °. It has a substantially continuous taper shape. However, the present invention is not limited thereto, and the length of the bonding tool 400 may be the same even if the axial passage 420 has a substantially constant diameter, or as in the first embodiment. It is conceivable that the taper may be provided only on a part of the taper. Similar to the first embodiment, transition region portions 412 and 413 are used to transition from the upper cylindrical body portion 402 to the lower body portion 404 in the regions of the planar portions 403 and 405, respectively. The transition region portions 412 and 413 are shown in FIG. 4B so that they have a bevel shape (plane), but the inventors have used surfaces other than planes such as curved surfaces similar to those shown in FIG. 3D. Think to get.

発明者は、非対称的な形状を有することにより、第２の実施形態に係るボンディングツールが、ｙ軸に沿った剛性に比べて、ｘ軸に沿った異なる剛性を有することを見出した。この差は、平面部分４０３、４０５の長さ及び／又は幅を変えることにより制御されてもよい。当業者に理解されるように、平面部分４０３，４０５の幅は、それら平面部分４００３，４０５間の距離に直接関連する。つまり、平面部分４０３，４０５の幅が大きくなるにつれ、それらの間隔は小さくなる。   The inventor has found that by having an asymmetric shape, the bonding tool according to the second embodiment has a different stiffness along the x-axis compared to the stiffness along the y-axis. This difference may be controlled by changing the length and / or width of the planar portions 403, 405. As will be appreciated by those skilled in the art, the width of the planar portions 403, 405 is directly related to the distance between the planar portions 4003, 405. That is, as the width of the flat portions 403 and 405 increases, the distance between them decreases.

他の全ての点で、第２の実施形態は、第２の実施形態と同様である。   In all other respects, the second embodiment is similar to the second embodiment.

図５には、グラフ５００が示される。図５では、グラフ５００が、トランスデューサ取付け部（不図示）から自由ボンディング端部（先端部３１０，４１０）までのボンディングツール３００，４００の長さに沿った超音波の付加によって、ボンディングツール３００，４００の変位２０６（図２に示される）に基づき、下側の本体部３０４，４０４の減じた質量の影響を点であらわす。図５では、縦軸が、トランスデューサの底面からの位置をインチであらわしたもので、また、横軸が、ボンディングツールの変位をマイクロメートル（μｍ）であらわしたものである。グラフ５００は、下側の本体部３０４，４０４の位置及び幾何学的特性が変わる種々のボンディングツールに関してプロットされたものである。図５では、一定の周波数における超音波エネルギーによって、ゼロの変位のツール動作の位置が、節点（node）５０２として示される。本発明では、下側の本体部３０４，４０４の質量が、ボンディングツール３００，４００の節点を、５０２に位置させるように調整される。図５では、プロット５０４が、従来の（基準の）ボンディングツールのレスポンスを示し、また、プロット５０６〜５１８が、本発明の一実施形態に係るボンディングツールのレスポンスを示している。   A graph 500 is shown in FIG. In FIG. 5, the graph 500 shows the bonding tool 300, with the addition of ultrasound along the length of the bonding tool 300, 400 from the transducer mounting (not shown) to the free bonding ends (tips 310, 410). Based on 400 displacements 206 (shown in FIG. 2), the effect of the reduced mass of the lower body portions 304, 404 is expressed in dots. In FIG. 5, the vertical axis represents the position from the bottom surface of the transducer in inches, and the horizontal axis represents the displacement of the bonding tool in micrometers (μm). Graph 500 is plotted for various bonding tools in which the position and geometric characteristics of the lower body portions 304, 404 are varied. In FIG. 5, the position of the zero displacement tool motion is shown as a node 502 by ultrasonic energy at a constant frequency. In the present invention, the masses of the lower body portions 304 and 404 are adjusted so that the node of the bonding tools 300 and 400 is positioned at 502. In FIG. 5, a plot 504 shows the response of a conventional (reference) bonding tool, and plots 506-518 show the response of the bonding tool according to one embodiment of the present invention.

図６では、グラフ６００が、一定のツール先端部の変位に関して、共鳴周波数に対する超音波エネルギーを点であらわしている。図６では、共鳴点６０２−６２４が、曲線６２６として示され、プロットされている。図６に示されるように、点６２４は、従来の基準ツールをあらわし、（点６０２−６２２として示される）本発明に係るツールと比べて相当に高いエネルギーを必要とすることを示している。グラフ６００は、下側の本体部３０４，４０４におけるボンディングツール３００，４００の質量を調整することで、エネルギーの必要を相当に減少させることをあらわしている。   In FIG. 6, the graph 600 represents the ultrasonic energy with respect to the resonance frequency as a point with respect to a certain displacement of the tool tip. In FIG. 6, resonance points 602-624 are shown and plotted as curve 626. As shown in FIG. 6, point 624 represents a conventional reference tool and indicates that it requires significantly higher energy than the tool according to the present invention (shown as points 602-622). The graph 600 shows that adjusting the mass of the bonding tools 300, 400 in the lower body portions 304, 404 significantly reduces the need for energy.

図７では、グラフ７００が、本発明に係るボンディングツール及び従来のボンディングツールの変位を点であらわしたものである。図７に示されるように、この実施形態であらわされる特徴の釣合いによる、その幾何学的特性が領域慣性モーメントＩの制御により最善化される、ボンディングツールの変位は、標準的なシャンクボンディングツール（shank bonding tool）のそれよりも大きい。図７を見れば、ワイヤボンディングに関して、先端部の変位の点が、本発明による制御された幾何学キャピラリの使用前（曲線７０２）及び使用後（曲線７０４）の両方に、標準的なボンディングツールのそれ（曲線７０６）のそれよりも大きくなることが分かる。   In FIG. 7, a graph 700 represents the displacement of the bonding tool according to the present invention and the conventional bonding tool with dots. As shown in FIG. 7, due to the balance of features represented in this embodiment, the displacement of the bonding tool, whose geometric properties are optimized by the control of the region moment of inertia I, is a standard shank bonding tool ( larger than that of shank bonding tool). Referring to FIG. 7, for wire bonding, the point of tip displacement is a standard bonding tool both before (curve 702) and after (curve 704) the controlled geometric capillary according to the present invention. It can be seen that it is greater than that of (curve 706).

発明者は、また、ボンディングツールの減衰の制御によって、より高品質の接合がもたらされることを見出した。表２は、種々のボンディングツール，ボンディング（超音波）エネルギー，ボンディング力及び接合を破壊するのに要する剪断力を示すデータを編集したものである。明示されるように、用いるエネルギーは従来のボンディングツールの５０％である一方で、この実施形態のボンディングツールは、優れた耐剪断性を示す接合をもたらした。

Figure 0004153790
The inventor has also found that controlling the damping of the bonding tool results in a higher quality bond. Table 2 is a compilation of data showing various bonding tools, bonding (ultrasonic) energy, bonding force and shear force required to break the bond. As clearly shown, the energy used is 50% of a conventional bonding tool, while the bonding tool of this embodiment resulted in a bond that exhibited excellent shear resistance.
Figure 0004153790

表３は、従来のボンディングツールと比べて、本発明に係るボンディングツールによりなされた接合の優れた耐引張り性を示すデータを編集したものである。

Figure 0004153790
Table 3 is a compilation of data showing excellent tensile resistance of bonding made by the bonding tool according to the present invention as compared with the conventional bonding tool.
Figure 0004153790

図８は、超音波トランスデューサ８００と、本実施形態のボンディングツール３００，４００の相互関係を示す図である。図８に示されるように、ボンディングツール３００，４００は、超音波トランスデューサ８００の孔部８０４内に差し込まれる。   FIG. 8 is a diagram showing the mutual relationship between the ultrasonic transducer 800 and the bonding tools 300 and 400 of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the bonding tools 300 and 400 are inserted into the hole 804 of the ultrasonic transducer 800.

第２の実施形態に関して前述したボンディングツール４００は、下側の本体部４０４における平面領域４０３，４０５の配置による方向に関した特性を有している。その結果、直交軸に対して、より多くの超音波エネルギーを１本の軸に沿って指向させるように、超音波トランスデューサ８００内でボンディングツール４００を効率的な方法で方向付けることが望ましい。適切な方向付けを保証する１つの方法は、ボンディングツール４００上に位置決め素子を配置することである。この位置決め素子は、超音波トランスデューサ上の類似した位置決め素子と連結するものである。図９Ａ−９Ｆを参照しながら、解決方法の一例について説明する。   The bonding tool 400 described above with respect to the second embodiment has characteristics relating to the direction due to the arrangement of the planar regions 403 and 405 in the lower main body 404. As a result, it is desirable to orient the bonding tool 400 within the ultrasonic transducer 800 in an efficient manner so that more ultrasonic energy is directed along one axis relative to the orthogonal axis. One way to ensure proper orientation is to place a positioning element on the bonding tool 400. This positioning element is connected to a similar positioning element on the ultrasonic transducer. An example of a solution will be described with reference to FIGS. 9A-9F.

図９Ａ−９Ｆには、超音波トランスデューサ８００（図８に示される）内でボンディングツール４００を方向付けるための解決方法の例が示されている。図９Ａには、ボンディングツール４００の上側部分に沿って配置された位置決め用平面９００が示される。図９Ｂには、ボンディングツール４００の上側部分に沿って配置された斜めになった位置決め用平面９０２が示される。斜めになった平面は、ボンディングツール４００の長手軸に対し角度γをなして形成される。   9A-9F illustrate an example solution for directing the bonding tool 400 within the ultrasonic transducer 800 (shown in FIG. 8). FIG. 9A shows a positioning plane 900 arranged along the upper portion of the bonding tool 400. FIG. 9B shows an angled positioning plane 902 disposed along the upper portion of the bonding tool 400. The inclined plane is formed at an angle γ with respect to the longitudinal axis of the bonding tool 400.

図９Ｃでは、ボンディングツール４００の上側部分に沿って配置された位置決め用キー溝９０４が示されている。この実施形態では、キー溝９０４が、長手軸に直交する均一の深さを有する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、図９Ｄ−９Ｆに示されるように、キー溝が、キー溝９０６のような、斜めになった形状，湾曲した又は楕円形状９０８若しくは刻みのある形状９１０を有してもよい。前述した方向付けの手段に関して、位置決め素子（９００，９０２，９０４，９０６等）は、特定の接合条件にしたがって、平面部４０３，４０５と同じ平面に沿って、若しくは、それに直交して配置されてもよい。このようにして、エネルギー効率は、所望の方向に最大化され得る。   FIG. 9C shows a positioning keyway 904 disposed along the upper portion of the bonding tool 400. In this embodiment, the keyway 904 has a uniform depth orthogonal to the longitudinal axis. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 9D-9F, the keyway has a slanted shape, a curved or elliptical shape 908 or indentations, such as the keyway 906. It may have a certain shape 910. With respect to the orientation means described above, the positioning elements (900, 902, 904, 906, etc.) are arranged along the same plane as the plane portions 403, 405, or perpendicular thereto, according to specific joining conditions. Also good. In this way, energy efficiency can be maximized in the desired direction.

図１０Ａ−１０Ｄには、ボンディングツール（図９Ａ及び９Ｂに示される）との組合せに関した超音波トランスデューサ８００の詳細が示される。図１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ、超音波トランスデューサ８００の端部の平面図及び側面図である。図１０Ａ及び１０Ｂでは、孔部１０００が、位置決め用平面９００（図９Ａに示される）との組合せ用に、平面部１００２を有する超音波トランスデューサ８００内に形成されている。これにより、所望のボンディング方向に沿った優れたエネルギー効率を提供するように、超音波トランスデューサ８００内にてボンディングツール４００を適切に配置することができる。同様に、図１０Ｃは、斜めになった位置決め用平面９０２（図９Ｂに示される）との組合せ用に、斜めになった平面部１００６を有する孔部１００４を示している。図１０Ｃに示されるように、孔部１００４の平面部１１０６は、斜めになった平面９０２のそれに対して同様の角度γをなして形成されている。図１０Ｄは、孔部１０００，１００４を示す超音波トランスデューサ８００の端部の斜視図である。   10A-10D show details of the ultrasonic transducer 800 for combination with a bonding tool (shown in FIGS. 9A and 9B). 10A and 10B are a plan view and a side view, respectively, of the end of the ultrasonic transducer 800. In FIGS. 10A and 10B, a hole 1000 is formed in an ultrasonic transducer 800 having a planar portion 1002 for combination with a positioning planar 900 (shown in FIG. 9A). This allows the bonding tool 400 to be properly positioned within the ultrasonic transducer 800 to provide excellent energy efficiency along the desired bonding direction. Similarly, FIG. 10C shows a hole 1004 having an inclined planar portion 1006 for combination with an inclined positioning plane 902 (shown in FIG. 9B). As shown in FIG. 10C, the flat portion 1106 of the hole 1004 is formed with a similar angle γ with respect to that of the inclined plane 902. FIG. 10D is a perspective view of the end portion of the ultrasonic transducer 800 showing the holes 1000 and 1004.

同様に、図１１Ａ−１１Ｅは、適切な位置決め用のキー溝９０４，９０６，９０８，９１０（図９Ｃ−９Ｆに示される）との組合せ用に、突出部１１０２，１１０４，１１０６を有する超音波トランスデューサ８００における孔部１１００を示している。これらの図に示されなくとも、突出部１１０２が、斜めになったキー溝９０６（図９Ｄに示される）との組合せ用に、所定の角度をなして形成されてもよい。特に図示しないが、キー溝９０８，９１０は、また、ボンディングツールの長手方向に対して所定の角度でをなして形成されてもよい。これに伴い、突出部１１０４，１１０６が、それぞれ、これらの斜めになったキー溝との組合せ用に、適切な角度をなして形成されてもよい。   Similarly, FIGS. 11A-11E are ultrasonic transducers having protrusions 1102, 1104, 1106 for combination with appropriate positioning keyways 904, 906, 908, 910 (shown in FIGS. 9C-9F). A hole 1100 at 800 is shown. Although not shown in these figures, the protrusion 1102 may be formed at a predetermined angle for combination with the slanted key groove 906 (shown in FIG. 9D). Although not particularly illustrated, the key grooves 908 and 910 may also be formed at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the bonding tool. Accordingly, the protrusions 1104 and 1106 may be formed at an appropriate angle for combination with the inclined key grooves.

本発明の第３の実施形態が、図１２Ａ−１２Ｃに示される。図１２Ａは、本発明の第３の実施形態に係るボンディングツール１２００の縦断面説明図である。図１２Ａに示されるように、ボンディングツール１２００は、上側の本体部１２０２，下側の円筒形本体部１２０４及び円錐形の本体部１２０６を有している。上側本体部１２０２の長さに沿って、平面領域１２０３が設けられている。この実施形態では、平面領域１２０３が、ボンディングツール１２００の質量及び慣性モーメントの両方を変化させるように作用し、超音波トランスデューサにおいてボンディングツール１２００を位置合せする手段をもたらす。   A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 12A-12C. FIG. 12A is a longitudinal cross-sectional explanatory view of a bonding tool 1200 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12A, the bonding tool 1200 has an upper main body portion 1202, a lower cylindrical main body portion 1204, and a conical main body portion 1206. A planar region 1203 is provided along the length of the upper main body 1202. In this embodiment, the planar region 1203 acts to change both the mass and moment of inertia of the bonding tool 1200 and provides a means for aligning the bonding tool 1200 in the ultrasonic transducer.

本実施形態では、平面部１２０３が、約０．１７７インチ（４．５０ミリメートル）であり、下側の円筒形部分１２０４の直径が、約０．０６２５インチ（１．５９ミリメートル）であり、平面部１２０３と、上側本体部１２０２の該平面部の反対側にある外壁との間の距離が、少なくとも０．０５インチ（１．２７ミリメートル）である。前述したように、第１の実施形態では、平面部１２０３と軸方向における通路１２２０の内壁との間のＭＷＴ（例えば図３Ｈに示される）が、ツールの完全性のために確保される必要がある。他の全ての点に関しては、この実施形態は、第１及び第２の実施形態と同様である。   In this embodiment, the planar portion 1203 is approximately 0.177 inches (4.50 millimeters) and the diameter of the lower cylindrical portion 1204 is approximately 0.0625 inches (1.59 millimeters) The distance between the portion 1203 and the outer wall opposite the planar portion of the upper body portion 1202 is at least 0.05 inches (1.27 millimeters). As described above, in the first embodiment, the MWT (eg, shown in FIG. 3H) between the planar portion 1203 and the inner wall of the passage 1220 in the axial direction needs to be ensured for tool integrity. is there. In all other respects, this embodiment is similar to the first and second embodiments.

本発明の第４の実施形態が、図１３Ａ−１３Ｄに示される。図１３Ａは、本発明の実施形態にかかるボンディングツール１３００の断面図である。図１３Ａに示されるように、ボンディングツール１３００は、上側の円筒形部分１３０２，下側の本体部１３０４及び円錐形本体部１３０６を有している。下側の本体部１３０２の長さに沿って、平面領域１３０３，１３０５が設けられている。第４の実施形態は、第１及び第２の実施形態の組合せである。この実施形態では、下側の本体部及び平面領域１３０３，１３０５が、ボンディングツール１３００の質量及び慣性モーメントを変化させ、それにより、ボンディングツール１３００の減衰に作用する。   A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 13A-13D. FIG. 13A is a cross-sectional view of a bonding tool 1300 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13A, the bonding tool 1300 has an upper cylindrical portion 1302, a lower body portion 1304, and a conical body portion 1306. Planar regions 1303 and 1305 are provided along the length of the lower main body 1302. The fourth embodiment is a combination of the first and second embodiments. In this embodiment, the lower body and planar regions 1303, 1305 change the mass and moment of inertia of the bonding tool 1300, thereby affecting the damping of the bonding tool 1300.

図１３Ｂは、孔部１３２０を示すボンディングツール１３００の断面図である。図１３Ｃは、上側の円筒形部分１３０２，下側の本体部分１３０４及び平面領域１３０３，１３０５間の関係をあらわすボンディングツール１３００の平面図であり、また、図１３Ｄは、ボンディングツール１３００の斜視図である。前述したように、第１の実施形態では、平面部１３０３と軸方向における通路１３２０の内壁との間のＭＷＴ（例えば図３Ｈに示される）が、ツールの完全性のために確保される必要がある。他の全ての点に関しては、この実施形態は、第１及び第２の実施形態と同様である。   FIG. 13B is a cross-sectional view of the bonding tool 1300 showing the hole 1320. FIG. 13C is a plan view of the bonding tool 1300 showing the relationship between the upper cylindrical portion 1302, the lower body portion 1304 and the planar regions 1303, 1305, and FIG. 13D is a perspective view of the bonding tool 1300. is there. As described above, in the first embodiment, the MWT (eg, shown in FIG. 3H) between the planar portion 1303 and the inner wall of the passage 1320 in the axial direction needs to be ensured for tool integrity. is there. In all other respects, this embodiment is similar to the first and second embodiments.

本発明は、各種の実施形態に関して説明されたが、これに限定されるものでない。むしろ、添付された特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び要旨を逸脱することなく、当業者によってなされる他の変更及び形態を含むように構成されるべきである。   Although the present invention has been described in terms of various embodiments, it is not limited thereto. Rather, the appended claims should be construed to include other modifications and configurations made by those skilled in the art without departing from the true spirit and spirit of the invention.

従来のボンディングツールの側面図である。It is a side view of the conventional bonding tool. トランスデューサ動作に関したボンディングツールレスポンスを示す図である。It is a figure which shows the bonding tool response regarding a transducer operation | movement. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第１の図である。It is the 1st figure showing the bonding tool concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第４の図である。It is a 4th figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第５の図である。It is a 5th figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第６の図である。It is a 6th figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第７の図である。It is a 7th figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るボンディングツールを示す第８の図である。It is an 8th figure which shows the bonding tool which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールを示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the bonding tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールを示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the bonding tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールを示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the bonding tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールを示す第４の図である。It is a 4th figure which shows the bonding tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るボンディングツールを示す第５の図である。It is a 5th figure which shows the bonding tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るボンディングツールに関した超音波エネルギーの効果を点であらわしたグラフである。It is the graph which represented the effect of the ultrasonic energy regarding the bonding tool which concerns on one Embodiment of this invention with the point. 本発明の一実施形態に係るボンディングツールに関した共鳴周波数に対する超音波エネルギーを点であらわしたグラフである。It is the graph which represented the ultrasonic energy with respect to the resonant frequency regarding the bonding tool which concerns on one Embodiment of this invention with the point. 本発明の一実施形態に係るボンディングツールに関したキャピラリの変位を点であらわしたグラフである。It is the graph which represented the displacement of the capillary regarding the bonding tool which concerns on one Embodiment of this invention with the point. 超音波トランスデューサと一例としてのボンディングツールの相互関係を示す図である。It is a figure which shows the mutual relationship of an ultrasonic transducer and the bonding tool as an example. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第１の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 1st method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第２の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 2nd method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第３の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 3rd method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第４の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 4th method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第５の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 5th method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサ内でボンディングツールを方向付ける第６の手法をあらわす図である。It is a figure showing the 6th method of orienting a bonding tool within an ultrasonic transducer. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第１の例を示す第１の図である。9A is a first diagram illustrating a first example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. FIG. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第１の例を示す第２の図である。FIG. 9B is a second diagram illustrating a first example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第１の例を示す第３の図である。FIG. 9C is a third diagram illustrating a first example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第１の例を示す第４の図である。FIG. 9B is a fourth diagram illustrating a first example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第２の例を示す第１の図である。FIG. 9A is a first diagram illustrating a second example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第２の例を示す第２の図である。FIG. 9B is a second diagram illustrating a second example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第２の例を示す第３の図である。FIG. 9C is a third diagram illustrating a second example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第２の例を示す第４の図である。FIG. 9B is a fourth diagram illustrating a second example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 図９Ａ−９Ｆのボンディングツールを結合させるための超音波トランスデューサの詳細の第２の例を示す第４の図である。FIG. 9B is a fourth diagram illustrating a second example of details of an ultrasonic transducer for coupling the bonding tool of FIGS. 9A-9F. 本発明の第３の実施形態に係るボンディングツールを示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the bonding tool which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係るボンディングツールを示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the bonding tool which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係るボンディングツールを示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the bonding tool which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るボンディングツールを示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the bonding tool which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るボンディングツールを示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the bonding tool which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るボンディングツールを示す第３の図である。It is a 3rd figure which shows the bonding tool which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るボンディングツールを示す第４の図である。It is a 4th figure which shows the bonding tool which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

Claims (20)

基板に対して細いワイヤをボンディングするためのボンディングツールにおいて、
該ボンディングツールの本体部を構成し実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、
上記本体部を構成し上記第１の円筒形部分の一端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、上記第１の直径より小さい実質的に均一な第２の直径を有する第２の円筒形部分と、
第１のテーパを有する第３の部分であって、該第３の部分の第１の端部が上記第２の円筒形部分の第２の端部に連結され、該第３の部分の第２の端部が該ボンディングツールの先端部を備えている第３の部分と、を有していて、
上記第３の部分のその第１の端部における直径は、上記第２の円筒形部分の実質的に均一な第２の直径と実質的に同一であることを特徴とするボンディングツール。In a bonding tool for bonding thin wires to a substrate,
A first cylindrical portion constituting a body portion of the bonding tool and having a substantially uniform first diameter;
A second cylindrical portion having a first end connected to one end of the first cylindrical portion and constituting the body portion, wherein the second cylindrical portion is substantially uniform and smaller than the first diameter. A second cylindrical portion having a diameter of 2;
A third portion having a first taper, wherein a first end of the third portion is coupled to a second end of the second cylindrical portion; A second portion having a tip end portion of the bonding tool, and a third portion ,
The diameter at the first end of the third portion, the bonding tool to a substantially uniform second diameter substantially the features of the same der Rukoto of the second cylindrical portion. 上記第１のテーパが、約１７°〜３１°の間の角度を有していることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 1, wherein the first taper has an angle between about 17 ° and 31 °. 上記テーパが付けられた部分が、更に、第２のテーパを備えた更なるテーパが付けられた部分を有し、該更なるテーパが付けられた部分が、その第１の端部で上記第３の部分に連結されていることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The tapered portion further has a further tapered portion with a second taper, the further tapered portion having the first end at the first end. The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool is connected to the portion 3. 基板に対して細いワイヤをボンディングするためのボンディングツールにおいて、
該ボンディングツールの本体部を構成し実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、
上記本体部を構成し上記第１の円筒形部分の一端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、上記第１の直径より小さい実質的に均一な第２の直径を有する第２の円筒形部分と、
第１のテーパを有する第３の部分であって、該第３の部分の第１の端部が上記第２の円筒形部分の第２の端部に連結され、該第３の部分の第２の端部が該ボンディングツールの先端部を備えている第３の部分と、を有していて、
上記テーパが付けられた部分が、更に、第２のテーパを備えた更なるテーパが付けられた部分を有し、該更なるテーパが付けられた部分が、その第１の端部で上記第３の部分に連結され、
上記第１のテーパが、約２０°の角度を有し、また、上記第２のテーパが、約１０°の角度を有していることを特徴とするボンディングツール。 In a bonding tool for bonding thin wires to a substrate,
A first cylindrical portion constituting a body portion of the bonding tool and having a substantially uniform first diameter;
A second cylindrical portion having a first end connected to one end of the first cylindrical portion and constituting the body portion, wherein the second cylindrical portion is substantially uniform and smaller than the first diameter. A second cylindrical portion having a diameter of 2;
A third portion having a first taper, wherein a first end of the third portion is coupled to a second end of the second cylindrical portion; A second portion having a tip end portion of the bonding tool, and a third portion,
The tapered portion further has a further tapered portion with a second taper, the further tapered portion having the first end at the first end. Connected to part 3
It said first taper has an angle of approximately 20 °, also, the second taper, Rubo to the feature that it has an angle of approximately 10 ° down loading tool. 更に、ボンディングツールの第１の端部から第２の端部まで、ボンディングツールの長手軸に沿って延びる軸方向における通路を有していることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  2. The bonding tool according to claim 1, further comprising an axial passage extending along a longitudinal axis of the bonding tool from the first end to the second end of the bonding tool. 上記軸方向における通路が、上記第１の円筒形部分の第１の端部における第１の直径と、上記第１のテーパが付けられた部分の先端部における第２の直径とを有し、上記第１の直径が上記第２の直径よりも大きいことを特徴とする請求項５記載のボンディングツール。  The passage in the axial direction has a first diameter at a first end of the first cylindrical portion and a second diameter at the tip of the first tapered portion; 6. The bonding tool according to claim 5, wherein the first diameter is larger than the second diameter. 更に、上記第１の円筒形部分と上記第２の円筒形部分との間に連結された移行部分を有していることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 1, further comprising a transition portion connected between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. 上記移行部分は、テーパが付けられた部分及び湾曲した部分のいずれかであることを特徴とする請求項７記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 7, wherein the transition portion is one of a tapered portion and a curved portion. 該ボンディングツールは、酸化アルミニウム，窒化シリコン，炭化シリコン，炭化タングステン，ルビー，セラミック及び酸化ジルコニウムからなるグループのうちの少なくとも１つから成ることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool comprises at least one of the group consisting of aluminum oxide, silicon nitride, silicon carbide, tungsten carbide, ruby, ceramic, and zirconium oxide. 上記第２の円筒形部分の第１の端部は、該ボンディングツールの先端部から所定の距離にあることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 1, wherein the first end of the second cylindrical portion is at a predetermined distance from the tip of the bonding tool. 上記距離は、約０．２００〜０．２７９インチ（５．０８〜７．０８６６ミリメートル）の間にあることを特徴とする請求項１０記載のボンディングツール。  11. The bonding tool of claim 10, wherein the distance is between about 0.200 and 0.279 inches (5.08 to 7.0866 millimeters). 該ボンディングツールが、材料の単体部品から成ることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。  The bonding tool according to claim 1, wherein the bonding tool comprises a single piece of material. 基板に対して細いワイヤをボンディングするためのボンディングツールにおいて、
該ボンディングツールの本体部を構成し実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、
その第１の端部にて上記第１の円筒形部分に連結された移行部分と、
上記本体部を構成し上記移行部分の第２の端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、上記第１の円筒形部分の第１の直径より小さい直径の断面を有する第２の円筒形部分と、
所定のテーパを有する第３の部分であって、該第３の部分の第１の端部が上記第２の円筒形部分の第２の端部に連結され、該第３の部分の第２の端部が該ボンディングツールの先端部を備えている第３の部分と、を有しており、
該ボンディングツールが、材料の単体部品から成り、
上記第３の部分のその第１の端部における直径は、上記第２の円筒形部分の直径と実質的に同一であることを特徴とするボンディングツール。In a bonding tool for bonding thin wires to a substrate,
A first cylindrical portion constituting a body portion of the bonding tool and having a substantially uniform first diameter;
A transition portion connected to the first cylindrical portion at its first end;
A second cylindrical part comprising a first end connected to a second end of the transition part and constituting a body part, the first cylindrical part being smaller than a first diameter of the first cylindrical part A second cylindrical portion having a cross section of diameter;
A third portion having a predetermined taper, wherein a first end of the third portion is coupled to a second end of the second cylindrical portion, and a second portion of the third portion; And a third portion having a tip portion of the bonding tool.
The bonding tool, Ri consists of a single component of the material,
The diameter at the first end of the third portion, a bonding tool, wherein a diameter substantially identical der Rukoto of the second cylindrical portion. 基板に対して細いワイヤをボンディングするためのボンディングツールにおいて、
該ボンディングツールの本体部を構成し実質的に均一な第１の直径を有する第１の円筒形部分と、
上記本体部を構成し上記第１の円筒形部分の一端部に連結された第１の端部を有する第２の円筒形部分であって、ｉ）上記第１の直径より小さい実質的に均一な第２の直径と、ｉｉ）該第２の円筒形部分の長さの少なくとも一部に沿った平面領域とを有する第２の円筒形部分と、
（１）上記第２の円筒形部分の第２の端部に連結された第１の端部と、（２）該ボンディングツールの先端部を備えた第２の端部とを有するテーパが付けられた部分とを有していることを特徴とするボンディングツール。In a bonding tool for bonding thin wires to a substrate,
A first cylindrical portion constituting a body portion of the bonding tool and having a substantially uniform first diameter;
A second cylindrical portion having a first end constituting the body and connected to one end of the first cylindrical portion, i) substantially uniform than the first diameter; A second cylindrical portion having a second diameter, and ii) a planar region along at least a portion of the length of the second cylindrical portion;
(1) a taper having a first end connected to the second end of the second cylindrical portion, and (2) a second end provided with a tip of the bonding tool. And a bonding tool characterized by comprising: 上記平面領域が、上記第２の円筒形部分の反対側にて実質的に互いに平行な２つの平面領域であることを特徴とする請求項１４記載のボンディングツール。15. The bonding tool according to claim 14 , wherein the planar region is two planar regions that are substantially parallel to each other on the opposite side of the second cylindrical portion. 上記のテーパが付けられた部分のその第１の端部における直径が、上記第２の円筒形部分の実質的に均一な第２の直径と実質的に同一であることを特徴とする請求項１４記載のボンディングツール。The diameter of the tapered portion at its first end is substantially the same as the substantially uniform second diameter of the second cylindrical portion. 14. The bonding tool according to 14 . 更に、上記ボンディングツールの第１の端部から第２の端部まで、該ボンディングツールの長手軸に沿って延びる軸方向における通路を有していることを特徴とする請求項１４記載のボンディングツール。15. The bonding tool according to claim 14 , further comprising an axial passage extending from a first end to a second end of the bonding tool along a longitudinal axis of the bonding tool. . 更に、上記第１の円筒形部分と上記第２の円筒形部分との間に連結された移行部分を有していることを特徴とする請求項１４記載のボンディングツール。15. The bonding tool of claim 14 , further comprising a transition portion connected between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. 上記移行部分が、テーパが付けられた部分及び湾曲した部分の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１８記載のボンディングツール。The bonding tool according to claim 18 , wherein the transition portion is at least one of a tapered portion and a curved portion. 上記平面領域は、該ボンディングツールの（１）超音波減衰の方向と（２）超音波減衰のゲインのうちの少なくとも１つを制御するために設けられていることを特徴とする請求項１４記載のボンディングツール。The flat region, according to claim 14, characterized in that provided for controlling at least one of the gain (1) and the direction of the ultrasonic attenuation (2) ultrasonic attenuation of the bonding tool Bonding tool.
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